单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统与流程

本发明涉及光伏发电，特别涉及一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、晶硅电池是目前太阳能电池发电的主流，在其他条件不变的情况下，温度是导致发电效率衰减的因素之一，因此控制光伏组件的温度对提高其工作效率具有重要意义，利用相变储热进行控温是其中一种常用的方法。

3、发明人发现，现有的采用相变储热进行温控的方式大多只能适应较为单一的环境或者只在特定的环境条件下能够得到较好的温控效果，针对不同的环境，往往需要针对性的进行相变材料选择以及热管参数选择，单纯的采用人工主观选择的方式往往无法得到最优的参数配置，进而影响到光伏组件的发电效率。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统，通过改变相变材料、热管的参数及配置方式，使模块化控温装置能适应不同气候合太阳辐射条件下光伏组件的控温要求。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法。

4、一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法，光伏组件的背板上设有包含热管和相变材料的模块化被动控温装置，包括以下过程：

5、获取光伏组件使用所在地的全年典型日气象参数；

6、根据全年典型日气象参数，基于能量守恒关系得到光伏组件背面传递给模块化被动控温装置的第一热量；

7、根据相变材料蓄热量以及基于等效导热系数计算的设定蒸发段面积下热管的散热热量，得到光伏组件背面传递给模块化被动控温装置的第二热量；

8、迭代计算，得到使得第一热量和第二热量的差异小于设定阈值的光伏组件背板温度，根据得到的光伏组件背板温度指导相变参数配置和热管参数配置。

9、作为本发明第一方面进一步的限定，相变材料的相变温度高于光伏组件使用所在地的气温，相变材料的相变温度低于光伏组件的最高工作温度。

10、作为本发明第一方面进一步的限定，采用u型扁形热管，冷凝段置于空气中，蒸发段表面分别接触光伏组件的背板与相变材料。

11、作为本发明第一方面进一步的限定，能量守恒关系，包括：

12、

13、其中，gpv为太阳辐射强度，εglass为光伏组件表面玻璃发射率，α为光伏组件表面吸收率，tsky为天空辐射温度，hfront为光伏组件表面对流换热系数，tair为空气温度，t0为光伏组件的初始温度，e1为光伏组件背板传递给模块化被动控温装置的第一热量，tpv为光伏组件背板温度。

14、作为本发明第一方面进一步的限定，第二热量，包括：

15、

16、其中，mpcm表示相变材料的质量，tm为相变材料的熔化温度，hpcm为相变材料的焓，rhp热管热阻，t0为光伏组件的初始温度，cpcm表示相变材料的比热容。

17、本发明第二方面提供了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化系统。

18、一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化系统，光伏组件的背板上设有包含热管和相变材料的模块化被动控温装置，包括：

19、数据获取模块，被配置为：获取光伏组件使用所在地的全年典型日气象参数；

20、第一热量计算模块，被配置为：根据全年典型日气象参数，基于能量守恒关系得到光伏组件背面传递给模块化被动控温装置的第一热量；

21、第二热量计算模块，被配置为：根据相变材料蓄热量以及基于等效导热系数计算的设定蒸发段面积下热管的散热热量，得到光伏组件背面传递给模块化被动控温装置的第二热量；

22、迭代计算优化模块，被配置为：迭代计算，得到使得第一热量和第二热量的差异小于设定阈值的光伏组件背板温度，根据得到的光伏组件背板温度指导相变参数配置和热管参数配置。

23、作为本发明第二方面进一步的限定，能量守恒关系，包括：

24、

25、其中，gpv为太阳辐射强度，εglass为光伏组件表面玻璃发射率，α为光伏组件表面吸收率，tsky为天空辐射温度，hfront为光伏组件表面对流换热系数，tair为空气温度，t0为光伏组件的初始温度，e1为光伏组件背板传递给模块化被动控温装置的第一热量，tpv为光伏组件背板温度。

26、作为本发明第二方面进一步的限定，第二热量，包括：

27、

28、其中，mpcm表示相变材料的质量，tm为相变材料的熔化温度，hpcm为相变材料的焓，rhp热管热阻，t0为光伏组件的初始温度，cpcm表示相变材料的比热容。

29、本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法中的步骤。

30、本发明第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法中的步骤。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1、本发明创新性的提出了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统，基于迭代计算，通过改变相变材料、热管的参数及配置方式，使模块化控温装置能适应不同气候合太阳辐射条件下光伏组件的控温要求。

33、2、本发明创新性的提出了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统，在相变蓄热的基础上，白天热管一方面提高相变材料传热速率，另一方面将热量通过冷凝段释放到空气中，控温效果优于单纯相变材料控温。

34、3、本发明创新性的提出了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统，即使相变材料全部熔化也不会出现光伏组件温度下降的情况，光伏组件的温度会通过热管的作用得到降低，从而提高了光伏组件发电量。

35、4、本发明创新性的提出了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统，夜间没有太阳辐射的情况下，热管可提提高相变材料凝固速率，有利用相变材料温度恢复，保证第二天运行效果。

技术特征：

1.一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法，其特征在于，光伏组件的背板上设有包含热管和相变材料的模块化被动控温装置，包括以下过程：

2.如权利要求1所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法，其特征在于，

5.如权利要求1所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法，其特征在于，

6.一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化系统，其特征在于，光伏组件的背板上设有包含热管和相变材料的模块化被动控温装置，包括：

7.如权利要求6所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化系统，其特征在于，

8.如权利要求6所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化系统，其特征在于，

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一项所述的单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法中的步骤。

技术总结
本发明提供了一种单面光伏组件的模块化被动控温设计优化方法及系统，根据全年典型日气象参数，基于能量守恒关系得到光伏组件背面传递给模块化被动控温装置的第一热量；根据相变材料蓄热量以及基于等效导热系数计算的设定蒸发段面积下热管的散热热量，得到光伏组件背面传递给模块化被动控温装置的第二热量；迭代计算，得到使得第一热量和第二热量的差异小于设定阈值的光伏组件背板温度，根据得到的光伏组件背板温度指导相变参数配置和热管参数配置；本发明通过改变相变材料、热管的参数及配置方式，使模块化控温装置能适应不同气候合太阳辐射条件下光伏组件的控温要求。

技术研发人员：唐亮,王潇晨,马育临,张亚林,刘庆阳,王雪,苏恒,薛超海,谢丽娅,李璇,张发,邢波
受保护的技术使用者：山东电力工程咨询院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12